【文章內(nèi)容簡介】 址擋板時，計數(shù)器動作并開始減速，當(dāng)后光電開關(guān)也接觸到目標(biāo)認(rèn)址擋板時，發(fā)出停車信號，堆垛機停止運行。在縱向，以上光電開關(guān)接觸到認(rèn)址擋板為計數(shù)信號，在取貨定位時則以上光電開關(guān)接觸到目標(biāo)認(rèn)址擋板，使得計數(shù)器開始動作并且堆垛機開始減速，以光電開關(guān)上對準(zhǔn)（上光電開關(guān)和中光電開關(guān)都接觸到認(rèn)址擋板）作為停車信號。而在存貨定位時，也是以上光電開關(guān)接觸到目標(biāo)認(rèn)址擋板，使得計數(shù)器開始動作并且堆垛機開始減速，以光電開關(guān)下對準(zhǔn)（下光電開關(guān)和中光電開關(guān)都接觸到認(rèn)址擋板）作為停車信號。而光電開關(guān)的上、下對準(zhǔn)時堆垛機所行走的路程為堆垛機伸叉后提降貨物的行程。 光電傳感器在堆垛機認(rèn)址系統(tǒng)當(dāng)中，我們提到了光電開關(guān)。光電開關(guān)也叫光電接近開關(guān)，是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。所有能夠反射光線的物體都可以被檢測到，不限于金屬。光電開關(guān)將電能轉(zhuǎn)化為光能經(jīng)發(fā)射器射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。光電開關(guān)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域當(dāng)中，如物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機以及安全防護(hù)等。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。在被設(shè)計當(dāng)中，光電開關(guān)主要用于堆垛機的位置檢測和認(rèn)址以及對貨格有無貨物進(jìn)行檢測的重要檢測部件。光電開關(guān)有很多種類型，按照檢測方式可分為漫反射式、對射式、鏡面反射式和槽式光電開關(guān)四種類型。1．漫反射式光電開關(guān)漫反射光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。如圖32為漫反射原理圖。圖32 漫反射原理圖2．鏡反射式光電開關(guān)鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。如圖33為鏡反射式光電開關(guān)。圖33 鏡反射式光電開關(guān)3．對射式光電開關(guān)對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢測物體是不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。圖34 對射式光電開關(guān)槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測到的開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。圖35 槽式光電開關(guān)在本設(shè)計中貨格貨物檢測我們采用漫反射式光電開關(guān)。認(rèn)址系統(tǒng)我們采用鏡反射式光電開關(guān)。 變頻器的選擇 變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的[5]。變頻器的類型繁多，目前市場上主流變頻器的基本結(jié)構(gòu)為：圖36 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器的分類變頻器的分類可以有很多種方式，下面就根據(jù)相應(yīng)的分類方法對變頻器進(jìn)行分類。1. 按照主電路工作方式進(jìn)行分類。當(dāng)按照主電路工作方式進(jìn)行分類時，變頻器可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器。電壓型變頻器的特點是將直流電壓源轉(zhuǎn)換為交流電源，而電流型變頻器的特點則是將直流電流源轉(zhuǎn)換為交流電源。2. 按照開關(guān)方式分類。在按照逆變電路的開關(guān)方式對變頻器進(jìn)行分類時，變頻器可以分為PAW控制方式，PWM控制方式和高載頻PWM控制方式三種。3. 按照工作原理分類。當(dāng)按照工作原理對變頻器進(jìn)行分類時，按變頻器技術(shù)的發(fā)展過程可以分為V/f控制方式、轉(zhuǎn)差頻率控制方式和失量控制方式三種。4. 按照用途分類。在上面介紹的變頻器分類方式中我們是按照變頻器的工作原理對其進(jìn)行分類的，但是，對于一個變頻器的用戶來說，他更關(guān)心的也可能是變頻器的用途而不是其工作原理。按照用途變頻器可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器和單相變頻器和三相變頻器。在本設(shè)計中，我選用三菱FR－A540型全數(shù)字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等先進(jìn)功能，以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，特別適合交流感性類負(fù)載頻繁變化的場合。另外，F(xiàn)R－A540變頻器的起動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，～%，使得電機運行情況好。它可自學(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)[9]。FR－A540變頻器的特點如下：1. 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。2. 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。3. 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。4. 保護(hù)功能完善、維修性能好。在本系統(tǒng)設(shè)計中，選用低壓型FR－A540型變頻器變頻的輸出電壓為380～650V，～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路采用交－直－交電路。FR－A540型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如下表所示：表31 變頻器的性能指標(biāo)電 壓200 V400 V容量范圍～110KV～460KV電源電壓頻率200V：三相200/208/220V；400V：三相380/400/415V電壓允許變動+10%，15%頻率允許變動177。5%控制特性控制方式正弦波PWM控制無傳感器矢量控制（無PG)帶傳感器矢量控制（帶PG)V/F控制帶傳感器V/F控制（用參數(shù)切換)啟動轉(zhuǎn)矩150%/1Hz(無PG) 150%/0r/min(帶PG）速度控制范圍1:100(無PG) 1:1000(帶PG）速度控制精度177。%(無PG) %(帶PG）速度響應(yīng)5Hz(無PG) 30Hz(帶PG）轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度177。5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20Hz(無PG)以上 150Hz(帶PG）以上頻率控制范圍～400Hz頻率精度(溫度變動)數(shù)字式指令177。%(10C～＋40C）模擬式指令177。%(177。10C～＋25C）頻率設(shè)定分辨率(運輸分辨率)～100Hz～60Hz制動轉(zhuǎn)矩約20% 帶制動選擇150%操作控制16字2線日語液晶顯示器 PLC概述可編程控制器，簡稱PLC，是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負(fù)載的控制。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：1. 邏輯處理功能；2. 數(shù)據(jù)運算功能；3. 準(zhǔn)確定時功能；4. 高速計數(shù)功能；5. 中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；6. 程序與數(shù)據(jù)存儲功能；7. 聯(lián)網(wǎng)通信功能；8. 自檢測、自診斷功能。PLC是專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的,因此其主要特點是:1. 高可靠性,具有很強的抗干擾能力能在惡劣環(huán)境中可靠工作,平均無故障時間高,.2. 編程簡單,使用方便.這是PLC優(yōu)于微機的另一特點,大多數(shù)PLC采用繼電器控制形成后梯形圖編程方式,即繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀,有考慮到大多數(shù)工礦企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖的習(xí)慣和微機應(yīng)用水平情況，因此受到普遍歡迎。3. 具備高靈活性，很強的信息處理能力和多功能。由于PLC采用了CRT顯示和常規(guī)打字機鍵盤，實現(xiàn)現(xiàn)場輸或修改，指令增強了人機通訊能力：加強了數(shù)據(jù)處理能力及同計算機通訊能力，使之可以與控制生產(chǎn)活動的整個計算機系統(tǒng)聯(lián)成一體；增強了四則運算能力及更強的指令系統(tǒng)，使之能同提供數(shù)據(jù)的儀表設(shè)備一起工作，計算機處理測到的數(shù)據(jù)，采用大容量存儲器使PLC增加了許多功能。4. 體積小，重量輕。5. 擴(kuò)充方便，組合靈活。PLC產(chǎn)品一般都具有各種擴(kuò)展單元，可以方便地組成適應(yīng)不同輸入和輸出點數(shù)及不同輸入/輸出方式的系統(tǒng)。6. PLC是實現(xiàn)“機電一體化”的重要手段和發(fā)展方向，由于PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計的專用計算機，其機構(gòu)緊密，堅固，體積小巧，并由于具有很強的抗干擾能力，使之易于裝入機械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實現(xiàn)“機電一體化”較理想的控制設(shè)備。像PLC這樣集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時，也為自動門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件[10]。 PLC的選型在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的時候，我們首先應(yīng)該確定的就是控制方案，接下來就是PLC的選型。在進(jìn)行設(shè)計選型時我們要重點參考工藝流程的特點和應(yīng)用要求。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1．輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點數(shù)為輸入40點，輸出21點。2．存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3．控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計的自動門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。（1）控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。（2）編程功能離線編程方式：PLC和編程器共用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。（3）診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間[11]。4．PLC的選擇（1）PLC的類型FX2系列可編程控制器主機分為123680、128點六檔，還有各種輸入和輸出擴(kuò)展單元，這樣在增加I/O點數(shù)時，不必改變機型，可以通過擴(kuò)展模塊實現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)投入。本課題設(shè)計的立體倉庫控制系統(tǒng)有輸入信號40個，輸出信號21個。其中，外部輸入元件包括：檢測元件、按鈕、取、送、急停、限位開關(guān)、超限位保護(hù)等等；輸出有三個方向上三相異步電動機的正反向、動作指示、錯誤顯示等等。按照上述配置，所選I/O點不得低于61點，結(jié)合實際情況，所選I/O點為80點。因此我所選型號為FX2N80MR。（2）經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本課題所設(shè)計的立體倉庫屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選擇整體型PLC。根據(jù)我們設(shè)計的立體倉庫其輸入點數(shù)為40點、輸出點數(shù)為21點，所以選擇三菱FX2N80MR。 PLC對變頻器的控制隨著電力電子技術(shù)和